一种锂离子电池产气测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种锂离子电池产气测试装置。所述锂离子电池产气测试装置包括电芯、电解池、电解池盖和压力表，电解池中装有电芯，且电解池中有电解液，电解池盖和压力表之间通过第一气体导管连接，电解池盖上设有电极孔、电解池盖螺纹末端的密封O圈，以及与电解池盖连接的分叉气体导管，电解池盖上设置有电极导体，电极导体一端穿入电极孔，电芯上的极耳插入电极孔与电极导体连接。用该产气测试装置对锂离子电芯进行产气测试。相对现有技术，本实用新型可持续对测试过程的产气量进行量化。
【专利说明】一种锂离子电池产气测试装置
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种产气测试装置，特别是一种锂离子电池产气测试装置。
【背景技术】
[0002]锂离子电池在进行充放电（初期化成、容量、过充电、过放电、高温存储、高温循环 等测试）过程中会产生气体，气体产生会引起极片膨胀以及增加电池内阻，从而对电池的 循环性能2生非常大的影响，气体产生的量越多，电池的循环性能就越差，容量快速衰减， 因此对锂离子电池初期化成，和容量、过充电、过放电、循环高温存储等测试过程中产生气 体的量的监测显得尤为重要。通过监测产气量，能够更好地指导研究者们对电池材料以及 电池设计进行优化和改进。
[0003] 目前，研究者们通过使用铝塑膜作为电池外壳，将锂离子电池制成软包电池，通过 观察软包电池在初期化成，和容量、过充电、过放电、循环高温存储等测试过程中铝塑膜外 壳形状的变化，来粗略定性对比不同软包电池产气量的大小。该方法具有一定的缺陷：首 先，该方法仅能对同时测试的软包电池进行产气量的对比，且软包电池之间产气量差异较 小时，较难分辨不同软包电池之间产气量的区别；第二，当软包电池在某些测试过程中产气 量较小时，较难通过外壳形状的变化反馈出来；第三，软包电池无法持续监测电池在充放电 过程中的产气过程。
[0004] 鉴于此，有必要提供一种能持续监测锂离子电池在不同测试过程（化成、容量、过 充电、过放电、循环、高温存储等）产生气体的量。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于：针对现在技术的不足，提供一种能持续测试锂离子电池 充放电过程（化成、容量、过充电、过放电、循环、高温存储等）产生气体的量。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型的锂离子电池产气测试方法技术方案：一种锂离子 电池产气测试装置，其特征在于：包括电芯、电解池、电解池盖和压力表，所述电芯设置于电 解池内部，所述电解池内部装有电解液，所述电解池盖上设置有电极孔和电极导体，电极导 体插入电极孔，电解池盖通过注塑处理方式使电极导体设置于电解池盖中，使得电极导体 和电解池盖接触处密封，所述压力表通过第一气体导管连接在电解池或者电解池盖上，电 解池盖连接在电解池上面，电解池盖和电解池形成密闭空间，电解池盖或者电解池上设置 第一导气孔，压力表通过第一气体导管连接到第一导气孔，可以对气压进行测试，该锂离子 电池产气测试装置连接有气密性检测装置。
[0007] 优选地，所述的气密性检测装置包括第二气体导管和第一阀门，所述第一阀门设 置在所述的第二气体导管上，所述第二气体导管与所述的电池产气测试装置连接，对第二 气体导管通气，关闭第一阀门，通过观察电压表的读数检测装置的气密性。
[0008] 优选地，所述气体产气测试装置连接有气体成分分析仪器，气体成分分析仪器可 以对装置中的气体进行分析。
[0009] 优选地，所述气体成分分析仪器通过接头连接在第二气体导管上。
[0010] 优选地，所述的第二气体导管为分叉气体导管；所述分叉气体导管上的第一分支 导管通过接头与气体成分分析仪器连接。
[0011] 优选地，所述分叉气体导管上的分叉处设置有第一阀门，第一分支导管上设有第 二阀门，打开第一阀门、第二阀门，通过气体成分分析仪器进行连续性分析，打开第一阀门、 关闭第二阀门，通过气体成分分析仪器进行间歇式分析；所述第二分支导管上末端设有密 闭膜或者第三阀门，第二分支导管上末端设有的密闭膜或者关闭电三阀门，使得整个装置 的气密性良好。
[0012] 优选地，所述的电解池为有机玻璃电解池，容积为lOml-lOOml ;所述有机玻璃能 承受的最大压强不低于5MPa。
[0013] 优选地，所述的电解池盖为聚四氟乙烯电解池盖。
[0014] 优选地，所述的电解池和该电解池盖通过螺纹连接；所述电解池盖末端设置有密 封0圈。
[0015] 优选地，所述的压力表为精密压力表或数字压力表，所述的压力表的最小测量值 为OkPa，最大测量值为0. 1?160kPa，精度等级小于或等于0. 4%。
[0016] 优选地，所述的电极导体为二电极导体或者三电极导体。
[0017] 优选地，所述的第一气体导管材质为纯度多99%的铜，所述的电极导体材质为纯 度彡99%铜；所述的电极孔内壁材质为纯度彡99%的铜，直径为1. 8mm?5. 8ram。
[0018] 优选地，所述的电芯包括圆柱电芯和方形电芯，电芯的极耳上连有材质为纯度 彡99 %铜制成的电极棒，直径为2mm?6画。
[0019] 优选地，所述电解池中真空度为-50Pa?-lOOOPa。
[0020] 本实用新型与现有技术相比，通过压力表能够准确测量锂离子电池在充放电过程 中产生气体的量，并提供后续气体取样，通过连接气体分析仪器，进行间隙式分析或连续式 分析，实现对锂离子电池充放电过程进行更深层次的分析。
【专利附图】
【附图说明】 [0021] ：
[0022] 图1是锂离子电池产气测试装置示意图。
[0023] 图2是锂离子电池产气测试装置进行连续式气体分析示意图。
[0024] 图3是锂离子电池产气测试装置进行间歇式气体分析示意图。
[0025] 以上附图中：1--电解池；2--电解池盖；3--压力表；4--第一气体导 管；5--电极孔；6--电极导体；71--第一导气孔；72--第二导气孔；8--密封〇 圈；9--第二气体导管；10--第一阀门；11--第一分支导管；12--第二分支导管； 13--第二阀门；14--密封膜；15--接头。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例对本实用新型的实施方案进行详细的描述。本领域技术人员将会 理解，以下实施例仅为本实用新型的优选实施例，以便于更好地理解本实用新型，因而不应 视为限定本实用新型的范围。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和 变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含 在本实用新型的保护范围之内。
[0027]如图1所示，该产气测试装置包括设置有电芯、装有电解液的电解池1，电解池盖2 和压力表3,在电解池盖2上设置电极孔5和电极导体6,电极导体6 -端插入电极孔5,电 解池盖通过注塑处理方式使电极导体设置于电解池盖中，电解池盖2的侧边上有第一导气 孔71、第二导气孔72,第二气体导管 9和第二导气孔72连接，第二气体导管9包括第一分 支导管11和第二分支导管12,，第二气体导管9上设有第一阀门10,第一分支导管11上 设置有第二阀门13,并且第一分支导管 U末端连接有连接气体成分分析仪器的接头15， 第二分支导管12末端贴有密封膜14。第一气体导管4的一端与电解池盖2的第一导气孔 Π 连接，另一端与压力表3连接。第一气体导管4 一端连接的压力表3能实时准确反馈产 气测试装置内部气体量的变化，使得该产气测试装置能持续监测锂离子电池充放电过程中 产生气体的量。根据材料反应的实际情况，如图3所示，当先打开第一阀门10与第二阀门 13,然后关闭第一阀门10,通过气体成分分析仪器进行间歇式气体分析；如图2所示，当第 一阀门10与第二阀门13都打开，可通过气体成分分析仪器进行连续式气体分析。电解池 盖2的末端使用密封0圈8,使电解池盖和电解池之间的连接密不透风，用产气测试装置对 锂离子电池进行产气测试的步骤如下：
[0028] 对所需测试的电极材料通过打浆、涂布、辊压、焊极耳、卷绕，制成电芯。
[0029] 在惰性气体氛围手套箱（H20、02 < lppm)中，将锂离子电池电极导体材料制成的 电芯置于产气测试装置的电解池1中，在电解池1中加入电解液，加入量为电解池容积的 50%，然后对加了电解液的电解池1进行抽真空，真空度为-50?&?-1000卩&。
[0030] 将连有压力表3的电解池盖2与电解池1相连，最后将电解池盖2上的第二气体 导管9上的第二阀门13关闭，使电解池1内部和压力表3之间形成一个连通的密闭系统， 通过第二分支导管12通入气体后关闭第一阀门10,电压表3的指数保持不变，证明装置气 密性完好。
[0031] 将锂离子电池充放电测试设备的电极导体与电解池盖2上的电极导体6相连，电 芯上的极耳插入电极孔5中与电极导体6相连接，进行充放电测试，记录下压力表3的读 数。
[0032] 实施例1
[0033] (1)以改性天然球形石墨作为负极材料、钴酸锂作为正极材料，电极导体材料通过 打浆、涂布、辊压、焊极耳、卷绕，制成18650电芯。
[0034] (2)在氩气氛围手套箱（H20、02 < lppm)中，将电芯置于产气测试装置的电解池 1 中，在电解池 1 中加入 15ml lmol/L LiPF6/EC:EMC:DEC(l :1 :1)+1% VC,然后对电解池 1 进行抽真空，真空度为_50Pa，持续300s。
[0035] (3)将电极导体6插入电解池盖2上的电极孔5中，然后将电解池盖2旋入电解池 1中，最后将电解池盖2第二气体导管9上的第二阀门13关闭。
[0036] (4)将锂离子电池充放电测试设备的电极导体与电解池盖2上的电极导体相连， 静止16小时后以0. 2C进行充放电测试，常温测试两周，测试完记录压力表3的读数。
[0037] (5)测试完两周后压力表3读数为13. 6kPa。
[0038] 实施例2
[0039] (1)以改性天然球形石墨和人造石墨混合物作为负极材料、钴酸锂作为正极材料， 电极材料通过打浆、涂布、辊压、焊极耳、卷绕，制成18650电芯。
[0040] (2)在氩气氛围手套箱（H20、02 < lppm)中，将电芯置于产气测试装置的电解池 1 中，在电解池 1 中加入 15ml lmol/L LiPF6/EC:EMC:DEC(l :1 :1)+1% VC，然后对电解池 1 进行抽真空，真空度为-200Pa，持续200s。
[0041] (3)将电极导体6插入电解池盖2上的电极孔5中，然后将电解池盖2旋入电解池 1中，最后将电解池盖2第二气体导管9上的第二阀门13关闭。
[0042] ⑷将锂离子电池充放电测试设备的电极与电解池盖2上的电极导体6相连，静止 16小时后以0. 2C进行充放电测试，常温测试一周。记录压力表3的读数。
[0043] (5)测试完一周后压力表3读数为21. lkPa。
[0044] 实施例3
[0045] (1)以浙青焦作为负极材料、钴酸锂作为正极材料，电极材料通过打菜、涂布、棍 压、焊极耳、卷绕，制成18650电芯。
[0046] (2)在氩气氛围手套箱（H20、02 < lppm)中，将电芯置于产气测试装置的电解池 1中，在电解池1中加入15ml lmol/L LiPF6/EC:EMC:DEC(l :1 :1)，然后对电解池1进行抽 真空，真空度为-l〇〇〇Pa，持续30s。
[0047] (3)将电极导体6插入电解池盖2上的电极孔5中，然后将电解池盖2旋入电解池 1中，最后将电解池盖2第二气体导管9上的第二阀门13关闭。
[0048] (4)将锂离子电池充放电测试设备的电极与电解池盖2上的电极导体相连，静止 16小时后以0. 2C进行充放电测试，常温测试二周，再移入50°C充放电测试2周。记录50°C 度测试前后压力表的读数。
[0049] (5) 50°C度测试前后压力表3的读数差值为3. 2kPa。
[0050] 实施例4
[0051] (1)以人造石墨作为负极材料、钴酸锂作为正极材料，电极材料通过打浆、涂布、辊 压、焊极耳、卷绕，制成方形电芯。
[0052] (2)在氩气氛围手套箱（H20、02 < lppm)中，将电芯置于产气测试装置的电解池 1中，在电解池1中加入15ml lmol/L LiPF6/EC:EMC:DEC(l :1 :1)，然后对电解池1进行抽 真空，真空度为-500Pa，持续60s。
[0053] (3)将电极导体6插入电解池盖2上的电极孔5中，然后将电解池盖2旋入电解池 1中，最后将电解池盖第二气体导管9上的第二阀门13关闭。
[0054] ⑷将锂离子电池充放电测试设备的电极与电解池盖上的电极导体相连，静止16 小时后以〇. 2C进行充放电测试，常温测试二周，然后将电池过充至4. 5V。记录过充前后压 力表3的读数。
[0055] (5)电池过充前后压力表3读数差值为4. 5kPa。
[0056] 表1.产气测试装置压力表读数
【权利要求】
1. 一种锂离子电池产气测试装置，其特征在于：包括电芯、电解池、电解池盖和压力 表，所述电芯设置于电解池内部，所述电解池装有电解液，所述电解池盖上设置有电极孔和 电极导体，所述电极导体插入电极孔，所述电极导体与电解池盖接触处密封，所述压力表通 过第一气体导管连接在电解池或者电解池盖上，该锂离子电池产气测试装置连接有气密性 检测装置。
2. 如权利要求1所述的一种锂离子电池产气测试装置，其特征在于：所述的气密性检 测装置包括第二气体导管和第一阀门，所述第一阀门设置在所述的第二气体导管上，所述 第二气体导管与所述的电池产气测试装置连接。
3. 如权利要求2所述的一种锂离子电池产气测试装置，其特征在于：所述锂离子电池 产气测试装置连接有气体成分分析仪器。
4. 如权利要求3所述的一种锂离子电池产气测试装置，其特征在于：所述气体成分分 析仪器通过接头连接在第二气体导管上。
5. 如权利要求2或4所述的一种锂离子电池产气测试装置，其特征在于：所述的第二 气体导管为分叉气体导管；所述分叉气体导管上的第一分支导管通过接头与气体成分分析 仪器连接。
6. 如权利要求5所述的一种锂离子电池产气测试装置，其特征在于：所述分叉气体导 管上的分叉处设置有第一阀门，第一分支导管上设有第二阀门；第二分支导管上末端设有 密闭膜或者第三阀门。
7. 如权利要求1所述的一种锂离子电池产气测试装置，其特征在于：所述的电解池盖 为聚四氟乙烯电解池盖。
8. 如权利要求1所述的一种锂离子电池产气测试装置，其特征在于：所述的电解池和 该电解池盖通过螺纹连接；所述电解池盖末端设置有密封0圈。
9. 如权利要求1所述的一种锂离子电池产气测试装置，其特征在于：所述的压力表的 最小测量值为OkPa，最大测量值为0. 1?160kPa，精度等级小于或等于0. 4%。
10. 如权利要求1所述的一种锂离子电池产气测试装置，其特征在于：所述的电极导体 为二电极导体或者三电极导体。
【文档编号】G01L11/00GK204085772SQ201420366797
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】周海辉, 钟辉, 陈锡良, 任建国, 黄友元 申请人:深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司